基于矢量理论的高性能偶数分束器设计与物理机制研究

本文探讨了一种基于矢量理论的设计方法，用于创建高性能的偶数分束器，特别是在太赫兹波段。首先，作者分析了利用矢量理论解决二元简单周期结构衍射效率的原理，这种方法强调了考虑光的波前形状和方向对光的传播行为的重要性，相较于传统的标量方法，它能够提供更精确的结果。 设计的核心在于理解并应用自编程序来优化二元结构，这种结构设计特别针对太赫兹波段，旨在抑制零级衍射。零级衍射通常会导致能量集中在某一特定方向，对于许多应用来说这是不理想的。通过利用共振效应和倏逝波传播特性，该设计方法有效地控制了光的传播路径，使得能量被有效地分布到非零级次上，从而实现了更均匀的能量输出。 共振效应在这里指的是当结构参数与特定频率相匹配时，能量在结构内增强的现象，这对于减少零级衍射至关重要。而倏逝波传播则是指光在周期结构中的非局域传输，它可以有效地引导光波向预定方向扩散，进一步减小零级光束的强度。 论文讨论了这种方法如何克服了传统标量方法的局限性，后者往往忽视了光的波动性，导致设计结果的精度和性能受限。通过采用严格的相合波法，即确保入射波和反射波在特定位置相位相同，设计者能够精细调控分束器的行为，使其在满足特定应用需求的同时，实现能量的有效分散。 这篇论文不仅介绍了新的设计方法，还深入剖析了其背后的物理机制，这对于理解和改进太赫兹波段的光学器件，如光开关、传感器和通信系统等具有重要的实际意义。同时，它也展示了矢量理论在现代光子学设计中的重要作用，为未来的研究提供了有价值的参考。